Estudo de Ligantes Asfálticos

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO 
ESCOLA DE QUÍMICA 
 
 
 
 
 
Michelle Gonçalves Mothé 
 
 
 
 
 
EEssttuuddoo ddoo CCoommppoorrttaammeennttoo ddee LLiiggaanntteess 
AAssffáállttiiccooss ppoorr RReeoollooggiiaa ee AAnnáálliissee 
TTéérrmmiiccaa 
 
 
 
 
 
 
Rio de Janeiro 
 
2009 
 
 ii
Michelle Gonçalves Mothé 
 
 
 
EEssttuuddoo ddoo CCoommppoorrttaammeennttoo ddee LLiiggaanntteess AAssffáállttiiccooss 
ppoorr RReeoollooggiiaa ee AAnnáálliissee TTéérrmmiiccaa 
 
 
 
 
Dissertação de Mestrado apresentada ao 
Programa de Pós-Graduação em Tecnologia de 
Processos Químicos e Bioquímicos, Escola de 
Química, Universidade Federal do Rio de 
Janeiro, como parte dos requisitos necessários à 
obtenção do título de Mestre em Ciências. 
 
 
 
Orientadoras: Profa. Dra. Cheila Gonçalves Mothé 
Dra. Leni Figueiredo Mathias Leite 
 
 
 
 
Rio de Janeiro 
 
2009 
 iii
Estudo do Comportamento de Ligantes Asfálticos 
por Reologia e Análise Térmica 
 
Michelle Gonçalves Mothé 
 
Dissertação submetida ao corpo docente da Escola de Química da Universidade 
Federal do Rio de Janeiro – UFRJ, como requisitos necessários à obtenção do grau 
de Mestre em Ciências. 
Rio de Janeiro, 26 de março de 2009. 
Aprovado por: 
 
 
_________________________________________________________ 
Profa. Dra. Cheila Gonçalves Mothé – EQ/UFRJ (Presidente da Banca) 
 
_________________________________________________________ 
Dra. Leni Figueiredo Mathias Leite – CENPES/Petrobras 
 
_________________________________________________________ 
Profa. Dra. Eliana Flávia Camporese Sérvulo – EQ/UFRJ 
 
_________________________________________________________ 
Dra. Maria Elizabeth Ferreira Garcia – COPPE/UFRJ 
 
_________________________________________________________ 
Prof. Dr. Cláudio Cerqueira Lopes – IQ/UFRJ 
 
 
 
 
Rio de Janeiro 
2009 
 
 iv
FICHA CATALOGRÁFICA 
 
 
 
 
 Mothé, Michelle Gonçalves. 
 
 Estudo do comportamento de ligantes asfálticos por reologia e análise 
térmica / Michelle Gonçalves Mothé. Rio de Janeiro, 2009. 
 
 xxiii, 182 f.:il 
 
 Dissertação (Mestrado em Ciências)– Universidade Federal do Rio de Janeiro –
UFRJ, Escola de Química, Curso de Pós-Graduação em Tecnologia de 
Processos Químicos e Bioquímicos – EQ, 2009. 
 
 Orientadoras: Cheila Gonçalves Mothé e Leni Figueiredo Mathias Leite 
 
 1. Ligantes Asfálticos. 2. Reologia. 3. Análise Térmica. I. Mothé, Cheila 
Gonçalves; Leite, Leni Figueiredo M. (Orient.). II. Universidade Federal do Rio 
de Janeiro. Escola de Química. III. Título. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Dedico esta dissertação a pessoa que me faz 
acreditar todo dia na presença de Deus na 
minha vida. A minha Mãe, Cheila. A pessoa 
capaz de preencher um lar de amor, conforto, 
segurança e paz. Uma pessoa tão especial 
que irradia luz por onde passa. Uma mãe tão 
presente e atenciosa que transborda carinho 
da maneira mais pura que é o amor. 
 vi
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A meus pais, Cheila e Heitor meu amor e 
agradecimento por serem o melhor exemplo de 
pais, e por terem me dado todo o carinho, 
educação e coragem para chegar até aqui. A 
minha irmã Danielle, pelo apoio e carinho. E ao 
meu marido Cláudio pela alegria de 
compartilhar os dias ao seu lado. 
 vii
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Agradecimento ao CENPES/Petrobras pelo 
suporte financeiro recebido durante o período 
desta dissertação de mestrado. 
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“Aprendemos a voar como pássaros e a nadar 
como peixes, mas não aprendemos a conviver 
como irmãos.” 
 
Martin Luther King 
 ix
Agradecimentos 
 
 A Deus, que na Sua plenitude, tem iluminado meus caminhos e sempre me 
guiado por suas mãos. 
 A Universidade Federal do Rio de Janeiro por ser um centro de excelência em 
ensino, pesquisa e docentes, permitindo o meu aprimoramento sócio- intelectual. 
 A minha orientadora Profa. Cheila Gonçalves Mothé, o meu mais profundo 
agradecimento pela orientação, ensinamentos e incentivo disponibilizados para a 
conclusão deste trabalho. 
 A Dra. Leni Figueiredo Mathias Leite, pela orientação e disponibilização de 
amostras e material bibliográfico. 
 A minha avó Dorinha, pelo carinho e pelas suas orações que sempre estiveram 
presentes em minha vida. 
 A Profa. Gisélia Cardoso e ao Prof. Erinaldo Hilário Cavalcante pelos ensaios 
mecânicos realizados na Universidade Federal de Sergipe. 
 Aos amigos da pós-graduação e do Laboratório de Polímeros Naturais e 
Sintéticos pela troca de experiências e amizade. 
 A aluna de mestrado Cristiane pela amizade e realização dos ensaios de análise 
térmica. 
 Ao Projeto “Estudo da Integração Agregados e Ligante” coordenadoras: Cheila 
G. Mothé e Laura M. G. da Motta /COPPETEC- 3552/2005 FINEP/CENPES, 
pela aquisição do Reômetro CVOR 200 ADS Bohlin Gemini, Rotonetic drive II, 
da marca Malvern Intruments. 
 A empresa Netzsch, pelo programa Thermokinetics 2, para a realização do 
estudo cinético. 
 Aos professores, funcionários e amigos da Escola de Química que colaboraram 
direta ou indiretamente para a conclusão desta dissertação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 x
 
Parte desta dissertação foi apresentada nos seguintes congressos e revistas 
científicas: 
 
 Mothé, C.G.; Correia, D.Z.; Petri, H.M.; Mothé, M.G. e Carestiato, T., 
Tradução e Adaptação do livro Reologia e Reometria: Fundamentos Teóricos 
e Práticos, Gebhard Schramm, Thermo Electron/USA, Editora Art líber Ltda/ 
SP, 232p., (2006). 
 
 Mothé, M.G; Leite, L.M.; Mothé, C.G, “Thermal study of asphalts by TG/DTG and 
DTA”, 35th North American Thermal Analysis Society Conference (NATAS), pg. 
65 – 66, (2007). 
 
 Mothé, M.G; Leite, L.M.; Mothé, C.G, “Rheological Study of Asphalt Binders”; IV 
Brazilian Conference on Rheology, pg. 5 – 6, (2008). 
 
 Mothé, M.G; Leite, L.M.; Mothé, C.G, “Evaluation of Thermal transitions by DSC 
and Rheology for Asphalt Binders”, 14th International Congress on Thermal 
Analysis and Calorimetry (ICTAC) e VI Congresso Brasileiro de Análise Térmica 
e Calorimetria, São Pedro/SP, (2008). 
 
 André, A. C.; Mothé, M.G; Mothé, C.G, “Rodovias e Pavimentação no Brasil: 
Desafios e Perspectivas”, Revista Analytica, ISSN:16773055, Ano 7, Nº 37, 
out/nov, pg. 93-101, (2008). 
 
 Mothé, M.G; Leite, L.M.; Mothé, C.G, “Thermal characterization of asphalt 
mixtures by TG/DTG, DTA and FTIR”, Journal of Thermal Analysis and 
Calorimetry, ISSN: 1388-6150 vol. 93, pg. 105-109, (2008). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 xi
RESUMO 
 
Mothé, Michelle Gonçalves. Estudo do comportamento de ligantes asfálticos por 
reologia e análise térmica. Orientadoras: Cheila Gonçalves Mothé e Leni 
Figueiredo Mathias Leite; Rio de Janeiro: UFRJ/EQ; CENPES/Petrobras. 2009. 
Mestrado em Ciências (M.Sc.). 
 
 Atualmente 88% das 100 milhões de toneladas de asfalto que são produzidas 
ao redor do mundo, todos os anos, são aplicadas na indústria de pavimentação, 
onde destinam-se a atuar como ligantes asfálticos em agregados minerais formando 
misturas asfálticas. O presente trabalho tem como objetivo o estudo do 
comportamento reológico e térmico de amostras de ligantes asfálticos puros (CAP 
40) e modificados por anidrido maléico (L784), elastômero (SBS440), e poli (ácido 
fosfórico) (L1861 e L2000). As amostras foram caracterizadas por Reologia, no 
modo oscilatório, e todas exibiram predominância no comportamento viscoso na 
faixa de temperatura de 10 a 65ºC; porém na temperatura de 5ºC apresentaram 
comportamento elástico para os ligantes CAP 40 e SBS 440.Nos ensaios 
mecânicos por resistência a tração realizados nas misturas, exibiram maiores 
valores para a mistura com CAP 40 e SBS 440. A caracterização dos ligantes por 
análise térmica utilizando as técnicas de TG/DTG, DTA e DSC, mostraram um único 
estágio de decomposição na TG para todas as amostras e apresentou o ligante 
L1861 como o mais estável com Tonset em 366ºC. Os estudos cinéticos segundo os 
modelos de Friedman e Ozawa-Flynn-Wall (OFW), utilizando as curvas de 
termogravimetria, mostraram que o ligante L1861 apresentou o maior valor de 
energia de ativação (260KJ/mol) para a isoconversão. As transições térmicas de 1ª 
e 2ª ordem foram exibidas pelas curvas de DSC, onde, pelas entalpias dos eventos 
endotérmicos (Tm dos alcanos), obtiveram-se as porcentagens das frações 
cristalizáveis. Os espectros de FTIR das amostras de ligantes asfálticos, 
apresentaram bandas características de anéis aromáticos (1456 cm-1), de ligações 
de enxofre (1030 cm-1) e de ligações C-H (2919 cm-1). As micrografias pela técnica 
de SEM mostraram microestruturas com uma fase coloidal rodeada por uma fase 
oleosa para os ligantes asfálticos estudados. 
 
 
 xii
ABSTRACT 
 
Mothé, Michelle Gonçalves. Study of the rheological and thermal behavior of 
asphalt binders. Advisers: Cheila Gonçalves Mothé e Leni Figueiredo Mathias 
Leite; Rio de Janeiro: UFRJ/EQ; CENPES/Petrobras. 2009. Master in Science 
(M.Sc.). 
 
 Each year, 100 millions tons of asphalt are manufactured worldwide and 88% 
of them are designated to act as binder in mineral aggregate producing asphalt 
mixtures in the paving industry. The present study investigates the rheological and 
thermal behavior of asphalt binders samples like: asphalt cement (CAP 40) and 
binders modified by maleic anhydride (L784), copolymer styrene-butadiene-styrene 
(SBS 440) and polyphosphoric acid (L1861 and L2000). Samples were characterized 
by Rheology, on oscillation mode, and all of them exhibited viscous behavior 
predominant on temperature range at 10 to 65ºC; however at 5ºC, CAP 40 and SBS 
440 showed elastic behavior predominant. The mechanical behavior of the mixtures 
was evaluated through the results of tensile strength, showing greater values for the 
mixture with CAP 40. The samples were also characterized by thermal analysis with 
following techniques: TG/DTG, DTA and DSC. TG curves exhibited one 
decomposition stage for all binders and showed that the L1861 sample was the most 
stable one. Kinetic studies following Friedman and OFW models, through TG curves, 
showed that L1861 sample presented the highest activation energy for isoconversion 
(260KJ/mol). Thermal transitions of 1st and 2nd order were illustrated by DSC curves, 
where, through the endothermic events’ enthalpy, the percentages of wax crystals 
(%FC) were available. FTIR spectra of asphalt binders showed functional groups 
such as aromatics rings (1456 cm-1), S-H bond (1030 cm-1) and C-H bond (2919 cm-
1). Micrographs by SEM technique presented microstructures with colloidal phase 
rounded by an oily phase for asphalt binders samples. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 xiii
LISTA DE FIGURAS 
 
Figura 1: Processo de destilação do petróleo cru.................................................................13 
Figura 2: Produtores e distribuidores de asfalto da Petrobras..............................................15 
Figura 3: Diagrama de blocos da classificação de ligantes asfálticos 
 segundo o DNER....................................................................................................17 
Figura 4: Representação esquemática da distribuição dos grupos químicos no 
 asfalto: (a) normal e (b) transformações após o envelhecimento...........................22 
Figura 5: Representação das estruturas químicas das quatro frações 
 betuminosas: saturados, asfaltenos, aromáticos e resinas....................................24 
Figura 6: Modelo coloidal original: ligante sol e gel...............................................................25 
Figura 7: Efeito da modificação na estrutura coloidal de asfalto original (A), 
 asfalto modificado por polímero (B)........................................................................33 
Figura 8: Fórmula molecular do copolímero de estireno-butadieno-estireno 
 (SBS) sugerida.......................................................................................................33 
Figura 9: Fórmula molecular (A) e arranjo espacial (B) do ácido fosfórico............................34 
Figura 10: Fórmula molecular do poli(ácido fosfórico) sugerida............................................34 
Figura 11: Fórmula molecular do anidrido maléico................................................................35 
Figura 12: CBUQ retirado de uma pista................................................................................38 
Figura 13: Esquema ilustrativo de um pavimento asfáltico...................................................40 
Figura 14: Fotografia em corte na rodovia RJ-132 (que liga o municipio de 
 Araruama a Saquarema, RJ)................................................................................40 
Figura 15: Porcentagens das rodovias pavimentadas e não pavimentadas no Brasil..........41 
Figura 16: Rodovias BR-101 na Bahia (a) e no Rio Grande do Sul (b).................................42 
Figura 17: Classificação de pavimento em extensão (Km)...................................................45 
Figura 18: Classificação geral das rodovias brasileiras.........................................................46 
Figura 19: Distribuição por estado brasileiro dos quilômetros pavimentados 
 referentes as estradas federais............................................................................48 
Figura 20: Condições da superfície do pavimento................................................................49 
Figura 21: Velocidade de acordo com o pavimento..............................................................50 
Figura 22: Acidentes de trânsito com vítimas........................................................................52 
Figura 23: Custo total dos acidentes nas rodovias federais, por gravidade do 
 acidente, (em R$ bilhão); de julho 2004 a junho 2005........................................52 
Figura 24: Rodovia BR-230 – Maranhão (a), Rodovia BR-293 – Rio Grande do Sul 
 (b), BR-467 – Paraná (c), Rodovia M-S134 – Mato Grosso do Sul (d)...............53 
Figura 25: Taxa de mortalidade em estradas por diferentes cidades ao redor 
 xiv
 do mundo..............................................................................................................54 
Figura 26: Medida dos índices de irregularidade para diferentes tipos de pavimento..........56 
Figura 27: Trinca por fadiga devido a repetição de carregamento (A) e deformação 
 permanente formada pela trilha de roda (rutting)(B)...........................................57 
Figura 28: Fluxo entre duas placas paralelas........................................................................62 
Figura 29: Diagrama de blocos da classificação reológica de fluidos reais..........................65 
Figura 30: Comportamento de fluidos independentes do tempo...........................................67 
Figura 31: Comportamento de fluidos tixotrópico (a) e reopético (b)....................................69 
Figura 32. Representação das relações entre G*, G’, G” e δ................................................74 
Figura 33: Termogravimetria isotérmica................................................................................81 
Figura 34: Termogravimetria semi-isotérmica.......................................................................81Figura 35: Termogravimetria dinâmica..................................................................................82 
Figura 36: Comparação entre as curvas de TG (a) e DTG (b)..............................................83 
Figura 37: Curva típica obtida pela técnica DTA...................................................................84 
Figura 38: Curva típica obtida no DSC..................................................................................85 
Figura 39: Corte ilustrativo em um microscópio eletrônico de varredura..............................90 
Figura 40: Equipamento de Análise Térmica da marca TA Instruments...............................93 
Figura 41: Espectrofotômetro da marca Perkin Elmer...........................................................94 
Figura 42: Microscópio Eletrônico de Varredura da marca JEOL.........................................94 
Figura 43: Prensa Marshall Elétrica da marca PAVITEST....................................................95 
Figura 44: Reômetro CVOR 200 DSR Bohlin Gemini da Malvern Instruments 
 (acoplado a ETC, secador de ar comprimido, sistema de circulação, 
 cilindro de nitrogênio)...........................................................................................95 
Figura 45: Amostras de ligantes asfálticos estudadas..........................................................96 
Figura 46: Placas paralelas e molde de silicone...................................................................97 
Figura 47: Posicionamento da amostra para realizar análise no reômetro...........................98 
Figura 48: Corpo de prova antes (A) e após (B) o ensaio de 
 resistência a tração............................................................................................101 
Figura 49: Corpos de prova das misturas asfálticas após o ensaio de 
 resistência a tração............................................................................................101 
Figura 50: Posicionamento da amostra no SEM.................................................................103 
Figura 51: G’ e G” versus freqüência para as 3 amostras de ligantes na 
 temperatura de 5ºC............................................................................................107 
Figura 52: G’ e G” versus freqüência para a amostra de CAP 40 
 na temperatura de 10 a 40ºC.............................................................................107 
Figura 53: G’ e G” versus freqüência para a amostra de SBS 440 
 na temperatura de 10 a 40ºC.............................................................................108 
 xv
Figura 54: G’ e G” versus freqüência para a amostra L2000 
 na temperatura de 10 a 40ºC.............................................................................108 
Figura 55: G’ e G” versus freqüência para a amostra de CAP 40 
 na temperatura de 45 a 65ºC.............................................................................109 
Figura 56: G’ e G” versus freqüência para a amostra de SBS 440 
 na temperatura de 45 a 65ºC.............................................................................109 
Figura 57: G’ e G” versus freqüência para a amostra L2000 
 na temperatura de 45 a 65ºC.............................................................................110 
Figura 58: Curva mestre em função do G’ das amostras de CAP 40, 
 SBS440 e L2000, com temperatura de referência de 25ºC...............................111 
Figura 59: Curva mestre em função do G* das amostras de CAP 40, 
 SBS440 e L2000, com temperatura de referência de 25ºC..............................112 
Figura 60: Curva mestre em função do ângulo de fase das amostras de CAP 40, 
 SBS440 e L2000, com temperatura de referência de 25ºC...............................112 
Figura 61: Diagrama Black das amostras de CAP 40, SBS440 e L2000, 
 com temperatura de referência de 25ºC.............................................................113 
Figura 62: Análise da variação da resistência à tração em corpos de prova 
 obtidos com a prensa Marshall para os ligantes CAP 40, SBS 440 
 e L2000...............................................................................................................115 
Figura 63: Curvas de TG/DTG e DTA da amostra de CAP 40............................................117 
Figura 64: Curvas de TG/DTG e DTA da amostra de SBS 440..........................................118 
Figura 65: Curvas de TG/DTG e DTA da amostra de L1861..............................................119 
Figura 66: Curvas de TG/DTG e DTA da amostra de L2000..............................................120 
Figura 67: Curvas de TG/DTG e DTA da amostra de L784................................................121 
Figura 68: Comparação das curvas de TG para as cinco amostras 
 de ligantes asfálticos..........................................................................................122 
Figura 69: Sobreposição das curvas de DTG para as cinco amostras 
 de ligantes asfálticos..........................................................................................123 
Figura 70: Sobreposição das curvas de DTA para as cinco amostras 
 de ligantes asfálticos..........................................................................................123 
Figura 71: Curva de DSC para a amostra CAP 40..............................................................126 
Figura 72: Curva de DSC para a amostra SBS 440............................................................127 
Figura 73: Curva de DSC para a amostra L1861................................................................128 
Figura 74: Curva de DSC para a amostra L2000................................................................128 
Figura 75: Curva de DSC para a amostra L784..................................................................129 
Figura 76: Sobreposição das curvas de DSC para as cinco amostras 
 de asfalto com razão de 10ºC/min......................................................................130 
 xvi
Figura 77: Análise de Friedman para CAP 40.....................................................................132 
Figura 78: Gráfico da energia de ativação (E) e o logaritmo do fator 
 pré-exponencial (log A) versus grau de conversão (α) para o 
 CAP 40, na análise de Friedman........................................................................133 
Figura 79: Análise de Ozawa-Flynn-Wall para o CAP 40....................................................134 
Figura 80: Gráfico da energia de ativação (E) e o logaritmo do fator 
 pré-exponencial (log A) versus grau de conversão (α) para o 
 CAP 40, na análise de Ozawa-Flynn-Wall.........................................................134 
Figura 81: Análise de Friedman para SBS 440...................................................................136 
Figura 82: Gráfico da energia de ativação (E) e o logaritmo do fator 
 pré-exponencial (log A) versus grau de conversão (α) para o 
 SBS 440, na análise de Friedman......................................................................137 
Figura 83: Análise de Ozawa-Flynn-Wall para o SBS 440..................................................138 
Figura 84: Gráfico da energia de ativação (E) e o logaritmo do fator 
 pré-exponencial (log A) versus grau de conversão (α) para o 
 SBS 440, na análise de Ozawa-Flynn-Wall.......................................................138 
Figura 85: Análise de Friedman para L1861.......................................................................140Figura 86: Gráfico da energia de ativação (E) e o logaritmo do fator 
 pré-exponencial (log A) versus grau de conversão (α) para 
 o L1861, na análise de Friedman.......................................................................141 
Figura 87: Análise de Ozawa-Flynn-Wall para o L1861......................................................142 
Figura 88: Gráfico da energia de ativação (E) e o logaritmo do fator 
 pré-exponencial (log A) versus grau de conversão (α) para 
 o L1861, na análise de Ozawa-Flynn-Wall.........................................................142 
Figura 89: Análise de Friedman para L2000.......................................................................144 
Figura 90: Gráfico da energia de ativação (E) e o logaritmo do fator 
 pré-exponencial (log A) versus grau de conversão (α) para 
 o L2000, na análise de Friedman.......................................................................145 
Figura 91: Análise de Ozawa-Flynn-Wall para o L2000......................................................146 
Figura 92: Gráfico da energia de ativação (E) e o logaritmo do fator 
 pré-exponencial (log A) versus grau de conversão (α) para 
 o L2000, na análise de Ozawa-Flynn-Wall.........................................................146 
Figura 93: Análise de Friedman para L784.........................................................................148 
Figura 94: Gráfico da energia de ativação (E) e o logaritmo do fator 
 pré-exponencial (log A) versus grau de conversão (α) para 
 o L784, na análise de Friedman.........................................................................149 
Figura 95: Análise de Ozawa-Flynn-Wall para o L784........................................................150 
 xvii
Figura 96: Gráfico da energia de ativação (E) e o logaritmo do fator 
 pré-exponencial (log A) versus grau de conversão (α) para 
 o L784, na análise de Ozawa-Flynn-Wall...........................................................150 
Figura 97: Espectro de FTIR do CAP 40.............................................................................153 
Figura 98: Espectro de infravermelho do SBS 440.............................................................154 
Figura 99: Espectro de infravermelho do L1861..................................................................155 
Figura 100: Espectro de infravermelho do L2000................................................................156 
Figura 101: Espectro de infravermelho do L784..................................................................157 
Figura 102: Comparação dos espectros de FTIR das cinco amostras 
 de ligantes asfálticos........................................................................................158 
Figura 103: Micrografia da amostra de CAP 40 com 35x de aumento (A) 
 e com 200x de aumento (B) da região em destaque, 
 com feixe de elétrons de 15kV.........................................................................160 
Figura 104: Micrografia da amostra de CAP 40 com aumento de 200x 
 com feixe de elétrons de 15kV........................................................................160 
Figura 105: Micrografia da amostra de ligante asfáltico modificado por 
 3% de SBS com aumento de 35x, com feixe de elétrons de 15kV..................161 
Figura 106: Micrografia da amostra de ligante asfáltico modificado por 
 3% de SBS com aumento de 35x em região lateral, 
 com feixe de elétrons de 15kV........................................................................161 
Figura 107: Micrografia da amostra de ligante asfáltico modificado por 3% de SBS 
 com aumento de 100x com feixe de elétrons de 15kV.....................................162 
Figura 108: Micrografia da amostra de ligante asfáltico modificado por 1% de poli(ácido 
 fosfórico) com aumento de 750x e feixe de elétrons de 15kV.........................163 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 xviii
LISTA DE TABELAS 
 
Tabela 1: Distribuição das Refinarias produtoras de cimento asfáltico no Brasil..................16 
Tabela 2: Especificação para cimento asfáltico de petróleo, classificação por 
 viscosidade............................................................................................................26 
Tabela 3: Especificação para cimento asfáltico de petróleo, classificação 
 por penetração.......................................................................................................26 
Tabela 4: Nova Especificação Brasileira para o Cimento Asfáltico de Petróleo....................27 
Tabela 5: Indicadores de Acidentes de Trânsito no mundo do ano 2000.............................42 
Tabela 6: Custos unitários médios das operações de manutenção......................................43 
Tabela 7: Classificação de Pavimento Nacional....................................................................44 
Tabela 8: Classificação Geral das Rodovias.........................................................................45 
Tabela 9: Ranking da Pesquisa Rodoviária CNT..................................................................47 
Tabela 10: Malha Rodoviária – extensão em Km..................................................................47 
Tabela 11: Propriedades das amostras de ligantes asfálticos..............................................92 
Tabela 12: Composição dos corpos de prova para as misturas asfálticas............................99 
Tabela 13: Índice de susceptibilidade térmica dos cinco ligantes estudados......................105 
Tabela 14: Valores para Resistência a Tração por Compressão Diametral (RT)...............115 
Tabela 15: Resumo dos resultados das análises de TG/DTG e DTA para as 
 amostras de asfalto............................................................................................124 
Tabela 16: Eventos de 1ª e 2ª ordem nas curvas de DSC para as cinco amostras............130 
Tabela 17: Energia de ativação e log A, para diferentes (α) para o CAP 40, na análise de 
 Friedman e Ozawa-Flynn-Wall..........................................................................135 
Tabela 18: Energia de ativação e log A, para diferentes (α) para o SBS 440, na análise de 
 Friedman e Ozawa-Flynn-Wall..........................................................................139 
Tabela 19: Energia de ativação e log A, para diferentes (α) para o L1861, na análise de 
 Friedman e Ozawa-Flynn-Wall..........................................................................143 
Tabela 20: Energia de ativação e log A, para diferentes (α) para o L2000, na análise de 
 Friedman e Ozawa-Flynn-Wall..........................................................................147 
Tabela 21: Energia de ativação e log A, para diferentes (α) para o L784, na análise de 
 Friedman e Ozawa-Flynn-Wall..........................................................................151 
Tabela 22: Grupamentos e assinalamentos dos espectros de FTIR do ligante CAP 
40.........................................................................................................................................153 
Tabela 23: Grupamentos e assinalamentos dos espectros de FTIR do ligante SBS 
440.......................................................................................................................................154 
 xix
Tabela 24: Grupamentos e assinalamentos dos espectros de FTIR do ligante 
L186.....................................................................................................................................155Tabela 25: Grupamentos e assinalamentos dos espectros de FTIR do ligante 
L2000.................................................................................................................................. 156 
Tabela 26: Grupamentos e assinalamentos dos espectros de FTIR do ligante 
L784.....................................................................................................................................157 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 xx
SUMÁRIO 
 
1. Introdução.....................................................................................................01
 
2. Objetivos........................................................................................................05 
 
3. Justificativas.................................................................................................07 
 
4. Asfalto............................................................................................................09 
4.1 Breve histórico..........................................................................................10 
4.2 Ligante Asfáltico de Petróleo....................................................................12 
4.2.1 Obtenção e Produção......................................................................12 
4.2.2 Tipos de ligantes asfálticos..............................................................16 
4.3 Cimento Asfáltico de Petróleo...................................................................21 
4.3.1 Propriedades...................................................................................22 
4.3.2 Especificações.................................................................................25 
 4.3.2.1 Especificações Brasileiras..................................................25 
 4.3.2.2 Especificações Superpave.................................................29 
 4.3.3 Ligante asfáltico modificado............................................................31 
 4.3.3.1 Agentes modificadores........................................................31 
 4.3.3.1.1 Polímeros..............................................................32 
 4.3.3.1.2 Ácidos (poliméricos)..............................................34 
 4.3.3.1.3 Anidrido Maléico...................................................35 
4.4 Agregados.................................................................................................36 
4.5 Misturas asfálticas....................................................................................38 
4.6 Pavimentação...........................................................................................40 
4.6.1 Defeitos de superfície em pavimentos.............................................56 
 4.6.2 Constatações sobre a pavimentação no Brasil...............................58 
 
5. Métodos de Caracterização.........................................................................59 
5.1Reologia.....................................................................................................60 
5.1.1 Reologia de Sólidos..........................................................................61 
5.1.2 Reologia de Fluidos..........................................................................62 
 xxi
5.1.3 Classificação dos Fluidos.................................................................64 
5.1.3.1 Fluidos Independentes do Tempo........................................65 
5.1.3.2 Fluidos Dependentes do Tempo..........................................68 
5.1.4 Reologia de Ligantes Asfálticos.......................................................69 
5.1.4.1 Índice de Susceptibilidade Térmica (IST)............................71 
5.1.5 Modos de Operação Equipamento do Reômetro.............................71 
5.1.5.1 Reômetro em Regime Permanente.....................................71 
5.1.5.2 Reômetro em Regime Oscilatório........................................72 
5.1.5.3 Ligantes Asfálticos nos Regimes Permanente 
 e Oscilatório..........................................................................75 
 5.2 Ensaios Mecânicos...................................................................................77 
 5.3 Análise Térmica........................................................................................80 
5.3.1 Termogravimetria (TG).....................................................................80 
5.3.2 Termogravimetria Derivada (DTG)...................................................82 
5.3.3 Análise Térmica Diferencial (DTA)...................................................83 
5.3.4 Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC).....................................84 
5.3.5 Estudo Cinético de Decomposição Térmica.....................................85 
 5.3.5.1 Método de Isoconversões....................................................86 
5.3.5.1.1 Método de Ozawa-Flynn-Wall..............................87 
5.4 Espectroscopia de Absorção na Região do Infravermelho 
com Transformada de Fourier (FTIR).............................................................89 
5.5 Microscopia Eletrônica de Varredura (SEM).............................................90 
 
6. Materiais e Métodos......................................................................................91 
6.1 Materiais e Equipamentos........................................................................92 
6.2 Preparo dos ligantes.................................................................................96 
6.3 Análise Reológica.....................................................................................96 
6.3.1 Reômetro CVOR 200 DSR..............................................................96 
6.4 Análise Mecânica......................................................................................99 
6.4.1 Preparo das misturas.......................................................................99 
6.4.2 Ensaio de Resistência a Tração......................................................99 
6.5 Análise Térmica......................................................................................102 
6.5.1Termogravimetria, Termogravimetria Derivada e Análise Térmica 
Diferencial...............................................................................................102 
 xxii
6.5.2 Calorimetria Exploratória Diferencial.............................................102 
6.6 Espectroscopia de Absorção na Região do Infravermelho com 
Transformada de Fourier..............................................................................103 
6.7 Microscopia Eletrônica de Varredura......................................................103 
 
7. Resultados e Discussão.............................................................................104 
7.1 Análise Reológica...................................................................................105 
7.1.1 Índice de Susceptibilidade (IST)....................................................105 
 7.1.2 Reômetro CVOR 200 DSR............................................................106 
7.2 Caracterização Mecânica........................................................................114 
7.2.1 Resistência a Tração por compressão diametral..........................114 
7.3 Análise Térmica......................................................................................116 
7.3.1 Termogravimetria, Termogravimetria Derivada e Análise 
Térmica Diferencial.................................................................................116 
 7.3.2 Calorimetria Exploratória Diferencial.............................................1257.3.3 Cinética de Decomposição Térmica por Análise Térmica.............131 
 7.3.3.1 Modelos Cinéticos de Friedman e Ozawa-Flynn-Wall......131 
7.4 Espectroscopia de Absorção na Região do Infravermelho com 
Transformada de Fourier..............................................................................152 
7.5 Microscopia Eletrônica de Varredura......................................................159 
 
8. Conclusões..................................................................................................164 
 
9. Sugestões....................................................................................................168 
 
Referências Bibliográficas..............................................................................170 
 
 
Capítulo 1 
_________________________ 
 
 
 
Introdução 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 2
1. INTRODUÇÃO 
 
Atualmente cerca de 88% das 100 milhões de toneladas de asfalto que são 
produzidas ao redor do mundo, todos os anos, são aplicadas na indústria de 
pavimentação, onde destinam-se essencialmente a atuar como ligantes asfálticos 
em agregados minerais formando misturas asfálticas ou concreto asfáltico. A 
primeira vez que foi mencionado o uso do asfalto para a pavimentação de estradas 
data de 625-604 a.C. na Babilônia. Eram estradas feitas de blocos de pedras e 
tijolos recobertos por asfalto de origem natural [LESUEUR, 2009]. 
O asfalto pode ser definido como um material aglutinante não volátil, à prova 
d’água proveniente do petróleo cru, ou presente em jazidas na forma de asfalto 
natural, completamente solúvel em tolueno, e muito viscoso ou quase um sólido a 
temperatura ambiente [ECS, 2000]. O termo betume muitas vezes é encontrado no 
lugar de asfalto. No entanto as duas palavras têm o mesmo significado, mudando 
somente a corrente seguida: a terminologia européia utiliza betume, e a americana 
utiliza o termo asfalto, cimento asfáltico ou cimento asfáltico de petróleo, CAP. 
A composição química do cimento asfáltico depende da fonte e do processo 
de refino do óleo cru. O CAP pode ser produzido de algumas maneiras, em função 
do tipo de petróleo. A composição do óleo varia muito, existem cerca de 1500 tipos 
de petróleo no mundo (SHELL, 2003), especialmente no que diz respeito aos teores 
de frações destiláveis e resíduo de vácuo. Os tipos de óleos adequados à produção 
de cimento asfáltico são os de base naftênica, por possuir um alto teor de resíduo e 
necessitar de apenas um estágio de destilação a vácuo; e os de base intermediária 
que requerem destilação em dois estágios: um a pressão atmosférica e outro a 
vácuo. No caso dos óleos leves, eles também podem produzir cimento asfáltico, 
uma vez que submetidos a processos especiais como a desasfaltação. 
São inúmeras as aplicações na utilização do asfalto, que incluem pavimentos, 
impermeabilização, proteção a corrosão, uso elétrico, mas, certamente o seu uso na 
pavimentação é o mais importante e o mais aplicado [LUCENA, 2005]. 
Os pavimentos asfálticos possuem uma camada superficial de agregado 
mineral revestido e cimentada por asfalto sobre outra camada de base asfáltica, 
pedra e cascalho ou sobre concreto de cimento tipo Portland [LUCENA, 2005]. 
Sabe-se que na mistura asfáltica empregada na pavimentação, cujos constituintes 
 3
básicos são agregado, material de enchimento (filler) e o cimento asfáltico, este 
último, é utilizado como principal ligante dos agregados minerais, que representam 
cerca de 95% da mistura. A homogeneidade, resistência ou durabilidade do 
pavimento estará fortemente ligada ao comportamento deste ligante. 
Pode-se afirmar que as melhorias na pavimentação de estradas e rodovias 
terão um impacto direto na redução do número de acidentes. Cabe mencionar que 
apenas 12% das rodovias brasileiras são pavimentadas; quando comparamos com 
as rodovias americanas, estas atingem 60%. No Brasil há uma significante escassez 
de investimentos e de recursos financeiros destinados a infra-estrutura de rodovias 
[WIKIPEDIA, 2009]. 
A utilização de agentes modificadores de ligantes como polímeros, tem sido 
pesquisada há quase 40 anos pelos países detentores de alta tecnologia; enquanto 
que em nosso país, testes preliminares vêm sendo feito apenas na última década 
[LEITE, 1999]. O estudo das propriedades físicas e químicas tem cada vez mais 
intrigado os pesquisadores da área, principalmente quando estes ligantes são 
modificados por polímeros, tais como copolímero de estireno–butadieno-estireno 
(SBS), copolímero de etileno e acetato de vinila (EVA), polietileno (PE), poli(ácido 
fosfórico) (PPA), dentre outros. Segundo YILDIRIM (2007), um pavimento 
modificado por polímeros exibe maior resistência ao afundamento e a deformação 
térmica, reduz os danos por fadiga e por raspagem, e ainda diminui a 
susceptibilidade térmica. Um dos objetivos do estudo reológico é avaliar o 
comportamento dos materiais asfálticos e poder relacionar essas propriedades 
reológicas para minimizar os principais efeitos de tensão e deformação. 
Dentre os produtos obtidos na destilação de petróleo, o asfalto é totalmente 
reaproveitado após seu uso. Comparando os materiais recicláveis como alumínio, 
garrafas de poli (tereftalato de etileno), PET, vidro, pneus e papel, pode-se afirmar 
que o asfalto proveniente da pavimentação, ou seja, após a sua utilização, é o único 
que é aproximadamente 100% reciclado, dentre estes materiais mencionados. 
Assim, não é encontrado nenhum descarte ou acúmulo de asfalto em depósitos de 
lixo ou em aterros. 
O Brasil necessita de um maior número de pavimentos experimentais de pista 
(MEDINA, 2009), utilizando os materiais asfálticos desenvolvidos nos laboratórios 
de pesquisa das universidades e centros de pesquisa de indústrias. Dentre os 
diferentes tratamentos pode-se citar: a aplicação de tratamento anti pó com xisto 
 4
betuminoso, a utilização de rejeitos industriais na formulação das misturas asfálticas 
(como rejeito de pneus inservíveis, rejeito da indústria de mármore e granito, rejeito 
de termoelétricas e outras indústrias produtoras de resíduos sólidos), dentre outros. 
 A presente dissertação está dividida em nove capítulos. No capítulo 1 é 
apresentada uma introdução sobre, a importância de ligantes asfálticos e suas 
aplicações. 
 No capítulo 2 são apresentados o objetivo geral e os objetivos específicos 
desta dissertação. 
 No capítulo 3 é descrito as justificativas deste tema referente aos impactos 
causados com relação às questões ambientais, econômicas e sociais. 
 O capítulo 4 se refere à revisão bibliográfica sobre os fundamentos teóricos e 
práticos do asfalto, seus derivados e a importância da pavimentação. 
O capítulo 5 apresenta as principais técnicas de caracterização utilizadas 
neste trabalho. 
 No capítulo 6 são mostrados os materiais referentes aos ligantes asfálticos e 
os métodos pelos quais eles foram caracterizados. 
 No capítulo 7 são apresentados os resultados obtidos dos experimentos 
realizados e sua discussão. 
 O capítulo 8 se refere às conclusões do trabalho realizado. 
 No capítulo 9 são apresentadas as sugestões para trabalhos futuros. 
 São fornecidas as referências bibliográficas utilizadas na elaboração desta 
dissertação de mestrado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 5
 
 
Capítulo 2 
_________________________ 
 
 
 
Objetivos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 6
2. OBJETIVOS 
Objetivo Geral 
 
Estudar o comportamento reológico e térmico de ligantes asfálticos puros e ligantes 
asfálticos modificados por anidrido maléico, elastômero e poli(ácido fosfórico). 
 
Os objetivos específicos deste trabalho consistem em: 
 
 Avaliar as propriedades reológicas dos ligantes asfálticos com ensaios 
dinâmicos cisalhantes pelo teste de oscilação e ensaios mecânicos pelo teste 
de resistência a tração por compressãodiametral; 
 
 Caracterizar pelas técnicas de Termogravimetria (TG), Termogravimetria 
Derivada (DTG), Análise Térmica Diferencial (DTA) e Calorimetria 
Exploratória Diferencial (DSC), amostras de cimentos asfálticos de petróleo 
produzidos em refinarias brasileiras, bem como avaliar os efeitos resultantes 
dos agentes modificadores tais como: anidrido maléico, copolímero de 
estireno-butadieno-estireno e poli(ácido fosfórico); 
 
 Determinar os parâmetros cinéticos dos ligantes asfálticos segundo os 
modelos de Ozawa-Flynn-Wall e Friedman por termogravimetria; 
 
 Caracterizar as estruturas químicas dos ligantes asfálticos através da 
Espectroscopia de Absorção na Região do Infravermelho com Transformada 
de Fourier (FTIR); 
 
 Analisar a morfologia da superfície dos ligantes asfálticos por Microscopia 
Eletrônica de Varredura (SEM). 
 
 
 
 
 
 
 
 7
 
 
Capítulo 3 
_________________________ 
 
 
 
Justificativas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 8
3. JUSTIFICATIVAS 
 
O principal meio de circulação de bens e pessoas no Brasil se dá pela malha 
rodoviária com mais de 1,5 milhões Km de rodovias. Entretanto apenas 12% 
possuem algum tipo de pavimento. 
A melhoria na qualidade de estradas e rodovias terá impacto direto na 
redução do número de acidentes rodoviários, diminuição das perdas de insumos 
agrícolas, redução no tempo de transporte de alimentos e medicamentos, redução 
do consumo de combustíveis, redução no custo da manutenção de veículos 
automotores e, consequentemente, aumento da vida útil dos mesmos. 
O estudo do comportamento de ligantes asfálticos torna-se interessante 
devido à relação direta existente entre qualidade do pavimento e desempenho do 
ligante. Embora na pavimentação sejam utilizados ligantes e agregados para formar 
a mistura asfáltica, a função do ligante é manter os agregados juntos trazendo 
propriedades de resistência e durabilidade ao pavimento. 
A utilização de asfalto com agentes modificadores como os polímeros, 
aditivos e rejeitos industriais pode resultar na redução de custos na manutenção do 
pavimento, uma diminuição no consumo de energia e ainda na redução da poluição 
ambiental. 
Os impactos na utilização de ligantes asfálticos modificados poderão trazer 
benefícios sociais com a geração de empregos diretos e indiretos; benefícios 
econômicos com a diminuição de gastos com matéria-prima, na manutenção de 
estradas e rodovias, redução no consumo de energia e na importação de barris de 
petróleo; e ainda benefícios ambientais com o reaproveitamento de borracha de 
pneus descartados no meio ambiente, diminuição dos voláteis libertados durante a 
pavimentação. 
Dessa forma o estudo do comportamento de ligantes asfálticos por reologia e 
análise térmica proporcionará uma maior compreensão das suas propriedades 
físico-químicas, a forma que estes ligantes atuam nos pavimentos; podendo assim 
sugerir a melhor composição do ligante para determinado tipo de pavimento. 
 
 
 
 
 
 9
 
 
Capítulo 4 
_________________________ 
 
 
 
Asfalto 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 10
4. ASFALTO 
 
4.1 Breve histórico 
 
O início da utilização do asfalto confunde-se com o começo da civilização. O 
registro mais antigo do uso pelo homem de asfalto é de 180.000 anos atrás em El 
Kowm Basin na Síria, no qual o asfalto natural era usado para grudar/unir utensílios 
a pedras e ferramentas para gerar faísca e conseqüêntemente controlar o fogo 
[LESUEUR, 2009]. Existem também algumas citações na Bíblia Sagrada, como no 
Livro de Gênesis, onde o betume é usado como impermeabilizante da Arca de Noé. 
Os materiais asfálticos foram muito utilizados na antiguidade como aglutinante e 
impermeabilizante. Também são inúmeros os registros antigos do uso de asfalto, na 
mumificação pelos egípcios e impermeabilização de reservatórios de água pelos 
mesopotâmios [IBP, 1999]. 
 Alguns registros da antiguidade em pavimentação são encontrados na 
construção das pirâmides do Egito nos anos de 2600 a 2400 a.C. São as estradas 
pavimentadas mais antigas no mundo para o transporte de cargas e não de veículos 
[BERNUCCI et al., 2006]. 
Na América Latina, as estradas mais antigas foram construídas pelos Incas 
de 1438 a 1532, sempre acima do nível dos rios de forma a evitar as inundações. As 
obras de engenharia inca continuam até hoje impressionando a civilização pelo seu 
valor imensurável. 
Outro registro da manipulação de asfalto é do século XVII, quando Niepce, 
um egiptologista amador, descobriu que o asfalto Sírio, também conhecido como 
betume da Judéia, era sensível à luz solar [MOTHÉ, 1981]. 
 Ao longo dos anos houve uma evolução na contrução das estradas, com um 
maior refinamento na escolha dos materiais. Em 312 a.C. as estradas eram feitas de 
estrado de prancha de madeira na Roma antiga. No século II, as estradas já eram 
de pedras, agregados e ferro fundido como ligante, formando assim uma grande 
placa. No ano 1790, em Portugal, as estradas passaram a ser construídas com 
minas, saibro, tufo, areia e terras calcárias. O primeiro registro do uso de asfalto 
para pavimentação aconteceu no século XVII. A aplicação de asfaltos naturais 
provenientes de jazidas para a pavimentação, ocorreu em 1802 na França; em 1838 
 11
nos Estados Unidos e em 1869 na Inglaterra. Apenas em 1909 que o asfalto passou 
a ser obtido a partir do petróleo [IBP, 1999]. A França, sem dúvida, foi um dos 
países que mais investiu na modernização na área da construção civil, visto sua 
preocupação em pavimentos de boa qualidade sempre observando conceitos como: 
as erosões do solo; a compactação do pavimento, a drenagem e abaulamento na 
superfície da estrada, entre outras [BERNUCCI et al., 2006]. 
 No Brasil, a primeira estrada construída foi em 1560, ligando São Vicente a 
Piratininga. No estado de São Paulo, no século XVIII, iniciava-se o uso de concreto 
em pavimentos nos trechos mais íngremes da “Estrada do Mar”, cuja construção foi 
iniciada em 1837 e recuperada em 1922. Em 1860 a Estrada de Rodagem União 
Indústria, hoje parte da BR-040/RJ, foi a primeira a utilizar macadame 1 como base 
de revestimento, substituindo as pedras importadas de Portugal. 
 Três fatos foram cruciais para o avanço do setor rodoviário brasileiro e da 
pavimentação de revestimentos asfálticos: a criação do Fundo Rodoviário Nacional 
em 1946, a criação da Petrobras em 1953 e a construção da primeira fábrica de 
asfalto da Refinaria Presidente Bernandes da Petrobras, em 1955, chegando a 
produzir 116.000 t/ano de asfalto. Pode-se destacar à partir daí grandes projetos 
rodoviários no setor de transportes e estradas como a Rodovia Transamazônica e a 
Ponte Rio-Niterói entre os anos de 1960 e 1980. 
 De 1993 a 2007, o Brasil passou de 110.000 Km de rodovias pavimentadas 
asfaltadas a 196.280 Km, um aumento de 78% em 14 anos [GEIPOT, 2001; 
BERNUCCI, 2006]. No entanto ao analisarmos o total de rodovias nacionais, têm-se 
ainda 90% das estradas sem qualquer tipo de pavimento [CNT, 2007]. Estes dados 
ainda estão muito aquém da média internacional cujas rodovias não pavimentadas 
são inferiores a 50%, no caso das estradas americanas [DTEUA, 2009]. 
 
 
 
 
 
1 Macadame (do inglês Macadam) é um tipo de pavimento para pistas de rodagem desenvolvido pelo 
engenheiro escocês John Loudon McAdam, por volta de 1820. O processo recebeu o nome de 
Macadam em homenagem ao seu criador McAdam. Consiste em assentar três camadas de pedras 
colocadas numa fundação com valas laterais para drenagem da água da chuva [WIKIPEDIA, 2009]. 
http://pt.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADngua_inglesa
http://pt.wikipedia.org/wiki/Engenharia
http://pt.wikipedia.org/wiki/Esc%C3%B3cia
http://pt.wikipedia.org/wiki/John_Loudon_McAdam
http://pt.wikipedia.org/wiki/1820
http://pt.wikipedia.org/wiki/Pedra
http://pt.wikipedia.org/wiki/Drenagem
http://pt.wikipedia.org/wiki/Chuva
 12
4.2 Ligante Asfálticode Petróleo 
 
 Segundo a definição do Asphalt Institute, dos EUA, ligantes asfálticos de 
petróleo ou apenas ligantes asfálticos são os cimentos asfálticos com ou sem a 
adição de agentes modificadores, os quais não devem ser maior do que 250 µm. 
Para que o ligante asfáltico tenha um desempenho satisfatório no pavimento, 
ele deve apresentar propriedades diferenciadas no que diz respeito ao 
comportamento dos demais materiais asfálticos. O ligante deve apresentar maior 
coesão e adesão aos agregados, grande resistência ao envelhecimento, 
susceptibilidade térmica adequada a faixa de utilização de temperatura do 
pavimento, alta resistência à fadiga e à deformação térmica [LEITE, 1999]. 
 Para uma maior elucidação de como o ligante asfáltico é obtido, os tipos 
existentes e suas propriedades, serão informados nos itens que se seguem. 
 
4.2.1 Obtenção e Produção 
 
O petróleo atualmente é responsável pela maior parte do consumo energético 
do planeta. Dessa forma a intensificação na pesquisa tecnológica para o 
superaproveitamento de todos os produtos provenientes da destilação, são cada 
vez mais incentivadas. Dentre alguns desses produtos pode-se citar o asfalto, que é 
obtido pelo refino do óleo cru, e é a matéria-prima principal na indústria de 
pavimentação. Através de uma breve abordagem será explanado como o asfalto é 
obtido à partir do petróleo. 
O petróleo (do Latin petra, pedra e oleum, óleo) pode ser encontrado tanto no 
subsolo terrestre como no marítmo. Segundo estudos geológicos, a formação do 
petróleo ocorre devido à ação da natureza, que transforma o material orgânico de 
restos de animais e vegetais, depositados há milhões de anos no fundo de mares e 
lagos em óleo e gás. O empilhamento de camadas de material sedimentar causa 
aumento da temperatura e da pressão que transformam, por reações 
termoquímicas, os depósitos orgânicos em petróleo [LEVORSEN, 1958 apud 
CORREIA, 2006]. 
Para que o potencial energético do petróleo seja efetivamente aproveitado, o 
mesmo deve ser desdobrado em cortes com faixas de ebulição características, 
 13
denominadas de frações. O óleo cru é submetido então ao processo de destilação. 
A destilação é um processo físico de separação, baseado na diferença de pontos de 
ebulição entre componentes numa mesma mistura líquida. Como os pontos de 
ebulição dos hidrocarbonetos aumentam com suas massas moleculares, torna-se 
possível a vaporização de compostos leves, intermediários e alguns pesados, com a 
variação das condições de aquecimento do óleo cru. Paralelamente, ocorre a 
formação do resíduo pesado, constituído principalmente de hidrocarbonetos de 
elevado peso molecular ou massa molar, cujas condições de temperatura e pressão 
na destilação atmosférica não são vaporizados. Dessa forma, faz-se uso da 
destilação à vácuo para a separação das frações mais pesadas, como o asfalto 
[www2.petrobras.com.br, 2009; FARAH, 2003]. 
Normalmente na torre de destilação atmosférica os produtos laterais obtidos 
são o óleo diesel, querosene, nafta pesada; os produtos de topo são vapores de 
nafta leve e GLP condensados fora da torre e então separados. O resíduo da 
destilação atmosférica que deixa o fundo da coluna pode ser denominado de 
resíduo atmosférico (RAT) que segue para a destilação à vácuo como pode ser 
observado na Figura 1 [RPDM, 2005]. 
 
Figura 1: Processo de destilação do petróleo cru 
 14
Fonte: Notas de aula Prof. Cheila Mothé, 2007. 
O subproduto da destilação atmosférica do óleo cru, RAT, possui alta massa 
molar ou alto peso molecular, é mais denso e viscoso; e à pressão atmosférica não 
é possível vaporizá-lo. Desse modo, este resíduo segue para a torre de destilação à 
vácuo onde se trabalha a pressões sub-atmosféricas. São feitas duas retiradas 
laterais: o gasóleo leve (podendo ser misturado ao óleo diesel) e o gasóleo pesado 
(utilizado como carga para unidade de craqueamento catalítico). Não existe retirada 
de produto de topo. O produto residual da destilação é conhecido como resíduo de 
vácuo. Este é constituído de hidrocarbonetos de elevada massa molecular, podendo 
obter-se óleo combustível ou asfalto. Como o produto de interesse no fundo da 
coluna de vácuo é o asfalto, deve ser retirado um produto intermediário, entre o 
gasóleo pesado e o asfalto denominado “slop-cut”. Este último não pode ser retirado 
com os gasóleos por ser muito pesado ou com o asfalto, pois impediria a obtenção 
de um produto consistente [RPDM, 2005]. 
 No Brasil, a Petrobras possui nove conjuntos produtores e distribuidores de 
asfalto de petróleo: (Amazonas, Ceará, Bahia, Minas Gerais, Rio de Janeiro, São 
Paulo (dois), Paraná e Rio Grande do Sul, uma unidade de exploração de xisto, 
localizada no Paraná, que produz insumos para pavimentação, fábricas de 
Emulsões Asfálticas pertencentes à Petrobras Distribuidora, e o Centro de 
Pesquisas e Desenvolvimento Américo Leopoldo M. de Mello – CENPES como 
mostra a Figura 2 [www2.petrobras.com.br, 2009]. 
No ano de 2008 foram comercializadas no Brasil 2.168.922 toneladas e 
exportadas 22.138 toneladas de asfaltos pela Petrobras. LUBNOR, unidade da 
Petrobras em Fortaleza-CE, registrou em 2008 com as vendas de asfaltos (CAP e 
ADPs), a comercialização de 218.508 toneladas. O recorde anterior era do ano de 
2002, quando foram comercializadas 216.517 toneladas. Só no mês de setembro de 
2008, a produção foi de 26.808 toneladas [CEASF, 2009]. 
Na Tabela 1 são apresentadas as refinarias brasileiras produtoras de cimento 
asfáltico de acordo com sua localidade, tipo de unidade existente e o cimento 
asfáltico de petróleo, CAP, produzido. 
 
 
 15
 
 
Figura 2: Produtores e distribuidores de asfalto da Petrobras 
Fonte: [CEASF, 2009]. 
 
 
 
 16
Tabela 1: Distribuição das Refinarias produtoras de cimento asfáltico no Brasil 
 
Refinaria Sigla Local Unidade Tipos de CAP 
Ref. Duque de Caxias REDUC Duque de Caxias – RJ 1, 2 e 3 CAP-20,CAP-40 
Ref. Alberto Pasquali REFAP Canoas – RS 1 e 2 CAP-20 
Ref. do Planalto REPLAN Paulínia – SP 1 e 2 CAP-20 
Ref. Henrique Lage REVAP São J. dos Campos – SP 1, 2 e 3 CAP-7, CAP-20 
Ref. Landulpho Alves RLAM 
Mataripe – BA 2 
CAP-85/100, 
CAP-50/60 
Ref. Gabriel Passos REGAP Betim – MG 1 e 2 CAP-20 
Ref. Lubrificantes do 
Nordestes LUBNOR 
Fortaleza – CE 
CAP-85/100, 
CAP-50/60 
Ref. de Manaus REMAN Manaus – AM 1 e 2 CAP-20 
Ref. Ipiranga REPISA Rio Grande – RS 
Ref. Pres. Getúlio 
Vargas REPAR 
Araucária – PR 1 e 2 CAP-20,CAP-40 
Ref. Capuava RECAP Capuava – SP 
Ref. Pres. Bernardes RPBC Cubatão – SP 2 
1-Destilação atmosférica 
2-Destilação a vácuo 
3-Deasfaltação a propano 
Fonte: Adaptado de IBP,1999; SOUZA, 1995 apud MAGALHÃES, 2004. 
 
4.2.2 Tipos de ligantes asfálticos 
 
De acordo com a especificação européia (2000), asfalto é definido como um 
material à prova d’água, aglutinante, completamente solúvel em tolueno, muito 
viscoso, quase com um comportamento de sólido a temperatura ambiente, podendo 
ser obtido pelo refino do óleo cru ou estar presente na natureza. 
Os ligantes asfálticos possuem três grandes divisões como pode ser visto na 
Figura 3: Ligante asfáltico natural (asfalto natural), Ligante asfáltico de petróleo 
(asfalto de petróleo) e Alcatrão. 
Os asfaltos naturais são depósitos formados pelo petróleo que surge na 
superfície da terra e sofre uma destilação natural pela ação do vento e do sol, que 
retiram os gases e óleos leves, deixando um resíduo muito duro que é o asfalto 
natural [http://transportes.ime.eb.br, 2009]. Por volta de 1595, Sir Walter Raleigh, em 
seus relatos de suas viagens mencionou a existência de um lago de asfalto natural 
 17
na Ilha de Trinidad, no mar do Caribe [MILES & BRISTON, 1975], e até início do 
século XX este betume abasteceu todo o mercado americano de ligantes asfálticos 
usados em pavimentação. No entanto por ser um material muito duro, necessita ser 
misturado com cimentoasfáltico de petróleo para este uso [IBP, 1999; WAPA, 
2009]. 
 
 
 
 
 
Natural (AN) 
Rochas 
asfálticas 
(xistos,arenitos e 
lagos asfálticos) 
Sólidos(Oxidados,
Soprados) 
Alcatrão (AP)
Líquidos e 
Semi-SólidosLíquidos Semi-Sólido 
Petróleo (AP)
Cimento 
Asfáltico 
Emulsão 
Asfáltica
Asfalto 
Diluído
Cura rápida (CR)
Cura média (CM)
Cura lenta (CL)
Catiônica
Ruptura rápida (RR)
Aniônica
Ruptura rápida (RR)
Ruptura média (RM)
Ruptura lenta (RL)
Ruptura média (RM)
Ruptura lenta (RL)
CAP150/200 
CAP 85/100 
CAP 50/60 
CAP 30/45 
Ligantes Asfálticos 
 
Figura 3: Diagrama de blocos da classificação de ligantes asfálticos segundo o 
DNER 
Fonte: Adaptado de DNER, 1996. 
 
 
 18
Os asfaltos de petróleo podem ser divididos em basicamente dois tipos: os 
destinados a pavimentação e os destinados a indústria. Os asfaltos para 
pavimentação são: 
 Cimento asfáltico 
 Asfalto diluído 
 Emulsão asfáltica 
 Asfalto modificado 
Os asfaltos industriais são os asfaltos oxidados e os asfaltos modificados 
para 
impermeabilização. Os asfaltos do tipo industrial não serão abordados, visto que o 
objetivo desta dissertação é avaliar o comportamento de ligantes asfálticos para a 
pavimentação. 
 
Cimento asfáltico 
 
 É obtido especialmente para apresentar características adequadas para o 
uso na contrução de pavimentos, podendo ser obtido pela destilação do petróleo em 
refinarias. O cimento asfáltico de petróleo, CAP, é um produto obtido no fundo da 
torre de destilação a vácuo, de acordo com as especificações brasileiras. À 
temperatura ambiente são semi-sólidos e precisam ser aquecidos para adquirir a 
consistência adequada para serem misturados com os agregados. São flexíveis, 
impermeáveis, aglutináveis e resistentes a ação da maioria de ácidos, sais e álcalis 
[IBP, 1999; DNER, 1996]. 
 Os cimentos asfálticos de petróleo podem ser classificados pela sua 
viscosidade ou pelo “grau de dureza”, ou seja, pela penetração. 
A classificação pela viscosidade abrange três tipos: 
 CAP -7 
 CAP-20 
 CAP-40 
A penetração do CAP é definida em décimos de milímetros. Uma agulha 
padrão penetra no sentido vertical em uma amostra de cimento asfáltico, sob 
condições específicas de carga (gramas), tempo (segundos) e temperatura (ºC). 
Por exemplo, uma agulha ao penetrar 6,1 mm é equivalente a 61 (1/10mm), dessa 
forma, este CAP terá penetração 61. Quanto maior a penetração “mais mole”, mais 
 19
maleável será o CAP. O Departamento Nacional de Estradas de Rodagem e o 
Instituto Brasileiro de Petróleo especificaram quatro tipos de CAP, segundo sua 
penetração como pode ser observado no diagrama da Figura 3: 
 CAP 30-45 
 CAP 50-60 
 CAP 85-100 
 CAP 150-200 
 
Asfalto diluído 
 
 Também denominados “cut-backs”, os asfaltos diluídos são cimentos 
asfálticos diluídos em solventes derivados do petróleo com volatilidade apropriada 
de forma a descartar o aquecimento do CAP ou utilizar um aquecimento moderado. 
Esses solventes adicionados ao CAP atuam como facilitadores no serviço de 
pavimentação, pois, uma vez que ocorre a evaporação total do solvente, após a 
aplicação do asfalto diluído, o resíduo é o próprio CAP. Essa evaporação pode ser 
denominada de cura de asfalto diluído, com as subdivisões apresentadas na Figura 
3 [DNER, 1996]. 
 
Emulsão asfáltica 
 
 É uma dispersão coloidal de uma fase asfáltica em uma fase aquosa, ou de 
uma fase aquosa dispersa em uma fase asfáltica, tendo a participação de um 
agente emulsificante. Os agentes emulsificantes podem ser aniônicos ou catiônicos. 
Os agentes emulsificantes aniônicos são sabões, no qual o ânion (orgânico) está 
associado a um álcali, como o estearato de sódio, que é solúvel no betume. Os 
agentes emulsificantes catiônicos normalmente são os sais de amina. A adição dos 
agentes emulsificantes ocorre na proporção de 1,5/100 na emulsão. Na emulsão 
asfáltica, o fenômeno de separação entre o material betuminoso e a água é 
denominado de ruptura da emulsão, com suas subdivisões apresentadas também 
na Figura 3 [DNER, 1996]. 
 
 
 
 20
Asfalto modificado 
 Os asfaltos modificados podem ser subdivididos em: 
 Asfaltos modificados por polímeros 
 Agentes de rejuvenescimento 
 Asfaltos modificados por produtos naturais 
 
Asfaltos modificados por polímeros 
 São obtidos pela adição do polímero ao CAP, podendo ou não sofrer reação 
química. Para haver essa modificação, é necessário que o CAP possua 
compatibilidade com o polímero a ser adicionado. Muitos desses agentes 
poliméricos ao serem adicionados ao cimento asfáltico, modificam seu 
comportamento reológico e suas propriedades mecânicas. Algumas das vantagens 
dessa modificação podem incluir a diminuição a suscetibilidade térmica; o aumento 
da resistência a deformação permanente; melhora na adesão/coesão; aumento na 
resistência ao envelhecimento entre outros [IBP, 1999]. 
 
Agentes de rejuvenescimento 
 São utilizados na reciclagem de revestimento de forma a reduzir a 
viscosidade e de reposição dos compostos aromáticos do ligante envelhecido, 
restabelecendo assim, suas características químicas e físicas. Esses agentes são 
denominados, segundo o Regulamento técnico DNC nº 04/97, de aditivos asfálticos 
de reciclagem para mistura à quente [IBP, 1999]. 
 
Asfaltos modificados por produtos naturais 
 São adicionados produtos naturais (fibras, asfalto natural, enxofre) ao 
cimento asfáltico de petróleo de forma a melhorar algumas da características 
mecânicas. No entanto, estes ligantes têm sido pouco utilizados na pavimentação 
devido o alto desempenho dos asfaltos modificados por polímeros [IBP, 1999]. 
 
O alcatrão é produzido pela queima de material orgânico como tabaco, 
madeira ou carvão. A maioria dos alcatrões utilizados na pavimentação são 
subprodutos da destilação destrutiva do carvão. O carvão é aquecido a 1000ºC, 
produzindo o coque, que dá origem ao alcatrão bruto. O alcatrão produzido pela 
combustão do carvão é um material que deve ser refinado, produzindo um líquido 
 21
com propriedades físicas semelhantes ao do cimento asfáltico, porém com 
propriedades químicas muito diferentes; uma vez que este possui muitos compostos 
carcinogênicos. Uma das utilizações remanescentes de alcatrão na pavimentação é 
como selante, pois este material é insolúvel em derivados do petróleo [DNER, 1996; 
IBP, 1999]. 
 
4.3 Cimento Asfáltico de Petróleo 
 
O cimento asfáltico de petróleo é derivado da destilação do óleo cru nas 
refinarias. O petróleo pode ser transportado até uma refinaria, por oleodutos, onde 
será preparado para o processo de destilação fracionada; na qual a separação dos 
voláteis presentes no petróleo é realizada, em suas respectivas temperaturas de 
ebulição. A destilação ocorre primeiro a pressão atmosférica seguida de uma 
destilação a vácuo. Nesta última etapa as frações do óleo cru que não volatilizaram, 
chamadas de frações pesadas, seguem para esta coluna de destilação a vácuo. O 
resíduo da destilação a vácuo é a carga de alimentação para produção de cimento 
asfáltico e os demais produtos com base asfáltica [ASPHALT INSTITUTE, 2007]. 
Uma grande variedade de processos pode ser empregada de forma a 
produzir cimento asfáltico que atende as exigências dos ligantes asfálticos. Cimento 
asfáltico de petróleo, podendo ser abreviado como CAP, refere-se ao material no 
qual os constituintes predominantes são componentes que estão in natura ou são 
obtidos no processamento do petróleo. Sua cor pode variar de marrom escuro a 
preto. Esta classificação é restrita a materiais que tem sido produzidos ou fornecidos 
sem modificação [ASPHALT INSTITUTE, 2007]. A especificação brasileira (EB-78) 
do Instituto Brasileiro do Petróleo e Gás (IBP) e da Associação Brasileira de Normas 
técnicas (ABNT), define CAP como asfalto obtido especialmente para atender as 
qualidades e consistências próprias para uso direto na pavimentação vistoque 
possui flexibilidade, durabilidade e alta resistência. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 22
4.3.1 Propriedades 
 
A composição química do asfalto tem grande importância nas propriedades 
físicas do CAP e afetam diretamente o desempenho das misturas asfálticas. Uma 
das teorias mais divulgadas sobre a composição do asfalto separa o CAP em 
asfaltenos e maltenos [LESUEUR, 2009; FAXINA, 2006; PINHEIRO, 2004]. 
Os asfaltenos são compostos aromáticos com mais de cinco anéis 
benzênicos condensados e possuem grande polaridade. São obtidos por 
precipitação na presença de n-heptano, um solvente não-polar e consistem de 
componentes cíclicos e parafínicos ao redor de anéis aromáticos. Algumas de suas 
propriedades têm grande influência na estrutura do asfalto. Devido à sua alta 
polaridade, os asfaltenos têm a tendência de se associarem, aumentando a 
viscosidade do CAP. 
Os maltenos são subdivididos em resinas e óleos. As resinas funcionam 
como agentes peptizantes que dispersam os asfaltenos nos óleos. Os óleos, 
saturados e aromáticos, possuem estrutura parafínica-aromática. Na oxidação, as 
resinas transformam-se em asfaltenos, enquanto os óleos transformam-se em 
moléculas de resinas ou asfaltenos. A fase que circunda os asfaltenos dá ao asfalto 
um comportamento newtoniano e mantém os asfaltenos em uma solução coloidal 
como mostrado na Figura 4 [LEWANDOWSKI, 1994]. 
 
Figura 4: Representação esquemática da distribuição dos grupos químicos no 
asfalto: (a) normal e (b) transformações após o envelhecimento 
Fonte: PINHEIRO, 2004. 
 23
O cimento asfáltico é constituído na sua maioria de hidrocarbonetos, 93% e o 
restante variando de 5 a 10% de heteroátomos. A massa molecular média de um 
cimento asfáltico pode variar de 300 a 2000 Da. Atualmente o fracionamento 
químico mais utilizado nos centros de pesquisa dos EUA e Europa é o que separa o 
CAP em compostos saturados (S), aromáticos (A), resinas (R) e asfaltenos (A), 
também conhecido como método de separação SARA. Os asfaltenos, como já 
mencionados, são separados por precipitação em n-heptano e os demais 
compostos são separados por cromatografia de adsorção [LUCENA, 2005]. Um 
estudo interessante sobre a extração e caracterização termoanalítica de asfalteno 
foi realizado por GONÇALVES et al. (2001). 
De acordo com FAXINA (2006), o cimento asfáltico utilizado como um ligante 
é um material complexo em termos da sua constituição e do seu comportamento 
reológico. A sua composição indica que os ligantes asfálticos formam um sistema 
coloidal representado por uma suspensão de micelas de asfaltenos em um solvente 
composto de parafinas saturadas, cicloparafinas e estruturas aromáticas, cuja 
funcionalidade pode variar de polar a não-polar e de alifática a aromática. 
WHITEOAK (1991) apud LEITE (1999) afirma que os componentes do CAP 
têm as seguintes propriedades: 
 saturados – têm influência negativa na suscetibilidade térmica. Em maior 
concentração amolecem o produto; 
 aromáticos – agem como plastificantes, contribuindo para a melhoria de suas 
propriedades físicas; 
 resinas – têm influência negativa na suscetibilidade térmica, mas contribuem 
na melhoria da ductilidade e dispersão dos asfaltenos; 
 asfaltenos – contribuem para a melhoria da suscetibilidade térmica e 
aumento da viscosidade. 
SHENOY (2001) afirmou que os cimentos asfálticos são sistemas em que 
espécies químicas anfotéricas, isto é, aquelas que contêm componentes ácidos e 
básicos no mesmo composto estão dispersos em uma matriz não-polar. 
Segundo PINHEIRO (2004), Corbett desenvolveu um método de análise por 
fracionamento (ASTM D 4124) que separa os componentes do asfalto em quatro 
grupos químicos. Primeiramente os asfaltenos são retirados por precipitação. Em 
seguida a solução de heptano contendo os maltenos é inserida em uma coluna 
cromatográfica. Nesta, os maltenos são divididos em 3 subgrupos: parafínicos, 
 24
nafteno-aromáticos e polar-aromáticos. Os parafínicos ou alifáticos são 
hidrocarbonetos saturados (alcanos) de cadeia simples ou ramificada. Por não 
possuírem insaturações são pouco reativos. Os nafteno-aromáticos, também 
chamados de cíclicos, são moléculas saturadas, cíclicas e aromáticas que 
apresentam pouca reatividade. São considerados a fração mais leve do asfalto. Já 
os polar-aromáticos ou resinas são grupos com um ou mais anéis benzênicos. Na 
Figura 5 é possível observar as estruturas químicas das 4 frações presentes no 
asfalto. 
 
 
Figura 5: Representação das estruturas químicas das quatro frações betuminosas: 
saturados, asfaltenos, aromáticos e resinas 
Fonte: BERNUCCI et al., 2006. 
 
Modelo Sol-Gel 
 Em 1920 foi sugerido pela primeira vez, por Nellensteyn que materiais 
betuminosos formavam um estrutura coloidal, de acordo com as observações feitas 
pelo efeito Tyndall em betumes (observação ultramicroscópica do movimento 
Browniano de asfaltenos em solução e a não difusão através das membranas) 
[LESUEUR, 2009; BONEMAZZI, 1999]. 
 O modelo coloidal (Figura 6) foi desenvolvido por Pfeiffer para explicar as 
diferenças nas propriedades reológicas entre os ligantes sol e gel. Os ligantes que 
se comportam como fluidos Newtonianos, cuja viscosidade é independente da 
tensão de cisalhamento e não apresentam resposta elástica, são os ligantes sol. Os 
 25
ligantes que apresentam resposta elástica após o estágio inicial de deformação são 
chamados de ligantes gel [BONEMAZZI, 1999]. 
 
 Ligante Sol Ligante Gel 
 
 
 
 
Figura 6: Modelo coloidal original: ligante sol e gel 
Fonte: Adaptado de Shell, 2003. 
 
4.3.2 Especificações 
 
4.3.2.1 Especificações Brasileiras 
 
As especificações têm por objetivo definir parâmetros para a produção e 
utilização, definindo faixas de aceitação baseadas em ensaios físicos, químicos e 
mecânicos segundo normas determinadas. Nas Tabelas 2 e 3 são apresentados as 
especificações para cimento asfáltico de petróleo de acordo com o Regulamento 
Técnico 01/91 – Rev.02-DNC vigente de 1992 até julho de 2005 [IBP,1999]. Em 
julho de 2005 foi aprovada pela Agência Nacional de Petróleo, Gás e Energia (ANP) 
um nova especificação de CAP para todo o Brasil, em substituição às estabelecidas 
anteriormente como mostra a Tabela 4. 
 
 26
Tabela 2: Especificação para cimento asfáltico de petróleo, classificação por 
viscosidade 
 
Fonte: IBP, 1999. 
Tabela 3: Especificação para cimento asfáltico de petróleo, classificação por 
penetração 
 Fonte: IBP, 1999. 
 27
Tabela 4: Nova Especificação Brasileira para o Cimento Asfáltico de Petróleo 
 
(*) Relação entre a penetração após o efeito do calor e o ar em estufa RTFOT e a penetração antes 
do ensaio. 
Fonte: BERNUCCI et al., 2006. 
 
 
 
 
 28
Os conceitos dos ensaios estabelecidos e os métodos a que se referem, nas 
especificações brasileiras, são apresentados a seguir segundo MAGALHÃES 
(2004): 
 Penetração (MB-107 e ASTM D 5) 
O conceito de consistência em asfalto sempre esteve associado a valores de 
penetração. O método empregado consiste em anotar a profundidade, em décimo 
de milímetros, que uma agulha penetra na amostra, sob condições padronizadas. 
 Viscosidade Cinemática (MB-517) 
Efetuada a temperaturas altas, onde o escoamento do cimento asfáltico é 
newtoniano. O teste consiste em verificar o tempo de escoamento, em segundos, de 
determinado volume de amostra a temperatura constante, em viscosímetros 
capilares (ASTM D-2170) ou em viscosímetros Saybolt (ASTM E-102). A precisão 
do método D 2170 foi especificada para CAP na faixa de 30 a 6.000 cSt, a 135ºC. O 
método E 102 determina a viscosidade Saybolt Furol de material betuminoso a 
temperaturas especificadas entre 120 e 240°C. 
 Ponto de Amolecimento (MB-164 e ASTM D-36) 
Este ensaio determina a temperatura em que uma esfera de aço empurra um corpo 
de prova, constituído de um disco de amostra contido num anel metálico.